Connext DDS y el IoT industrial:las cinco cosas principales que debe saber

El estándar Data Distribution Service (DDS) ha sido un estándar de conectividad confiable en el mercado aeroespacial y de defensa desde su lanzamiento en 2004, y ha ganado credibilidad en grandes sistemas de misión crítica. Hoy, sus capacidades de alto rendimiento han hecho que emerja como una tecnología destacada para el Internet industrial de las cosas (IIoT). Sin embargo, aunque la tecnología está probada, el mercado de IIoT todavía es nuevo y, por lo tanto, da lugar a algunos conceptos erróneos sobre DDS.

Me gustaría dejar las cosas claras y contarle las 5 cosas principales que necesita saber sobre el estándar DDS y la implementación de Connext DDS de RTI en IIoT.

1. DDS no es lo mismo que las otras soluciones de conectividad de IoT

DDS tiende a mezclarse con el creciente número de soluciones de conectividad distribuida para IIoT, como MQTT, AMQP y CoAP. Cada uno puede mover datos entre aplicaciones distribuidas, pero en realidad, existen muchas limitaciones y requisitos que existen en las aplicaciones de control en tiempo real que estas soluciones no abordan. Estos incluyen:restricciones de recursos de la plataforma, latencia de entrega de datos pequeños, entrega confiable de alto rendimiento a muchos destinos, inicio y reinicio dinámicos de aplicaciones, sin puntos únicos de falla y muchos más.

DDS es el único marco que fue diseñado desde cero para no solo resolver estos problemas, sino también brindar sus capacidades en una plataforma centrada en datos. Las soluciones centradas en datos existen desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, solo eche un vistazo a cualquier aplicación de base de datos. Esas aplicaciones se basan en los datos definidos en tablas y la interacción de escribir datos en la base de datos y leer datos de la base de datos. En el mundo de IIoT, sin embargo, se trata de los datos que las aplicaciones producen y consumen en tiempo real. En otras palabras, se trata de datos en movimiento, no de datos en reposo. Este concepto permite que DDS sea más que un simple marco para crear aplicaciones distribuidas, sino más bien una plataforma sobre la cual la aplicación distribuida puede crecer y evolucionar a través de sus datos y capacidades a lo largo del tiempo.

^{Figura 1:DDS funciona a través de un marco centrado en datos para compartir datos de manera eficiente}

La centralización de datos permite que las aplicaciones descubran y compartan datos precisos, proporcionando un filtrado eficiente basado en rangos o umbrales de datos. Otros protocolos de IIoT requieren que este filtrado se realice dentro del código de la aplicación. Además, DDS proporciona un amplio conjunto de configuraciones de comportamiento de Calidad de servicio (QoS), lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren entrega de datos en tiempo real con alta confiabilidad, incluso cuando no se dispone de un transporte confiable. Dado que DDS funciona de igual a igual, los sistemas basados ​​en DDS son inherentemente masivamente paralelos, sin un solo punto de falla o ataque. Esto hace que los sistemas basados ​​en DDS sean extremadamente adecuados para aplicaciones de autonomía de borde donde la baja latencia, la alta confiabilidad y la escalabilidad masiva son primordiales.

2. DDS se usa ampliamente en infraestructura crítica

Hace quince años, el DDS fue adoptado rápidamente por la industria aeroespacial y de defensa. Durante este tiempo, las implementaciones de DDS se volvieron con todas las funciones y se probaron en batalla. Con la llegada del IIoT, DDS ahora también ha despegado en el mundo industrial comercial. A continuación, se muestra una muestra de los tipos de aplicaciones que utilizan DDS:

• Monitoreo de pacientes de atención médica
• Robots quirúrgicos
• Vehículos autónomos
• Transporte de Hyperloop
• Sistemas de generación de energía eólica
• Control de tráfico aéreo
• Sistemas de transporte masivo
• Imágenes médicas
• Sistemas de lanzamiento espacial
• Generación de energía mediante centrales eléctricas
• Operaciones mineras
• Perforaciones de petróleo y gas
• Robótica
• Distribución de energía de red inteligente

Entonces, ¿qué hace que DDS sea tan aplicable en todos estos tipos de aplicaciones? Bueno, la centralización de datos no solo proporciona una plataforma para el crecimiento y la evolución, sino que también proporciona un rico conjunto de QoS que permite que cada uno de estos espacios de aplicaciones aborde los problemas que son exclusivos de sus requisitos.

3. Connext DDS es altamente seguro

Hace dos años, OMG lanzó la especificación de seguridad DDS, que proporciona un marco para proteger los sistemas a nivel de datos / temas. Funciona a través de un protocolo a nivel de cable llamado RTPS que se ejecuta en cualquier transporte. El bus de datos RTI Connext es el primer software de conectividad diseñado para diseñar y proteger sistemas IIoT. Durante años, las aplicaciones han asegurado sus sistemas con seguridad de perímetro físico, seguridad a nivel de usuario de plataforma host o seguridad basada en cifrado de red. Ahora, DDS ofrece al desarrollador la capacidad de una seguridad de grano fino que es única para cada flujo de datos individual o tema DDS. Esta capacidad ofrece flexibilidad para proteger diferentes temas de datos al tiempo que proporciona autenticación, autorización, confidencialidad e integridad. Esto ayuda a proteger la información de descubrimiento, los metadatos y los datos mientras se protege contra el acceso no autorizado, la manipulación y la reproducción.

La implementación de seguridad de RTI elimina por completo la necesidad de tener cualquier código fuente incluido en la aplicación relacionado con la seguridad. Toda la seguridad se configura a través de archivos de configuración externos, lo que permite que sus programadores de software no tengan que ser expertos en seguridad y que sus expertos en seguridad no tengan que ser programadores de software. Además, el estándar DDS Secure está diseñado para ser preparado para el futuro contra brechas de seguridad desconocidas. Esto se logra con la solución que se basa en dos partes:Primero, un marco que conecta los conceptos de autenticación, control de acceso y cifrado a entidades DDS como participantes, lectores, escritores y descubrimiento.

^{Figura 2:El marco de seguridad de DDS}

Luego, mediante el uso de una arquitectura de complementos, las funciones de autenticación, control de acceso, cifrado / descifrado, etiquetado de datos y registro se pueden proporcionar con las últimas y mejores soluciones. Consulte este enlace para obtener más información sobre DDS Secure.

4. Connext DDS es sofisticado y admite muchos patrones de comunicación de IoT

Existe un amplio conjunto de funcionalidades para desarrollar un nuevo sistema a través de Connext DDS. Los desarrolladores pueden mirar sus políticas de QoS y sentirse abrumados. Hay aproximadamente 23 políticas de QoS de alto nivel, cada una de las cuales puede tener una serie de configuraciones individuales. Sin embargo, un caso de uso particular, como datos de eventos / alarmas o transmisión de datos de video, solo usaría algunas de estas políticas de QoS. RTI simplifica el desarrollo mediante la capacidad de desglosar los requisitos de comportamiento de cada aplicación o caso de uso y luego aplicar las políticas de QoS correctas para lograr el comportamiento deseado.

Cada aplicación es única y utiliza un subconjunto de las políticas de QoS, normalmente de 5 a 6 por aplicación. Como líder del mercado de DDS, Connext DDS de RTI también proporciona muchas otras capacidades de QoS que mejoran su capacidad para resolver sus problemas individuales. Por ejemplo, tome este bloque de problemas de aplicaciones distribuidas que existen:

^{Figura 3:Problemas comunes del sistema distribuido}

Connext DDS de RTI proporciona comportamientos de QoS que abordan cada uno de estos problemas:

^{Figura 4:Políticas de QoS de Connext DDS}

Si bien la mayoría de estos están definidos en el estándar DDS, hay algunos de ellos, como procesamiento por lotes, transporte, multicanal y control de flujo, que son exclusivos de RTI Connext DDS.

Hay recursos y ejemplos disponibles públicamente para casos de uso, como los ejemplos de Case + Code de RTI, por lo que los desarrolladores pueden simplemente aplicar cambios menores a diferentes parámetros y lograr la operación deseada según el entorno implementado. Para obtener más información, visite la página de introducción.

5. Las aplicaciones de Connext DDS pueden evolucionar

Connext DDS está preparado para el futuro a través de su diseño de centrado de datos. Para ilustrar cómo funciona para la integración con diseños pasados ​​y futuros, veamos cómo evoluciona un sistema con el tiempo. El flujo de trabajo estándar dentro de Connext

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